CN1463100A - 一种并行干扰对消方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信系统中的并行干扰对消方法，各个用户信号经过多级PIC结构的处理得到部分消除多址干扰的信号，其特征在于，在中间级和最后一级PIC结构中，分别把前一级PIC结构中任一用户的多径解扩数据和本级同一用户的多径解扩数据进行前后级的合并，从而得到本级同一用户的合并后的多径解扩数据；适用此方法的装置，包括多级PIC结构，主要由RAKE接收机、硬判决器、可靠性系数生成器、信号再生器、多址干扰的估计与干扰对消装置、由解扩器、前后级合并器、信道估计与多径合并器等组成。

Description

一种并行干扰对消方法及其装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及CDMA蜂窝移动通信系统中的并行干扰对消方法及其装置。

背景技术

CDMA系统因其高容量、高服务质量、保密性好等优点已经成为第三代移动通信的发展方向。多址干扰(Multiple Access Interference)限制了CDMA系统容量和性能的提高。一个用户对其他用户产生的多址干扰通常很小。但是当用户数目增大时，对某一个用户来讲，其他用户对它产生的多址干扰总和就很大。当存在远近效应时，某个用户的信号幅度较大，该用户对弱信号用户产生的多址干扰就较大，使弱信号淹没在强信号之中。单用户接收机无法消除多址干扰对用户信号检测的影响，在用户数目增大和远近效应情况下接收机的检测性能降低。设计抗多址干扰的接收机是发挥CDMA系统高容量、高服务质量优势的关键。

多用户检测技术是克服多址干扰的影响，提高CDMA系统容量的一种增强型技术。它可以充分利用多个用户的信息，对多个用户信号进行联合检测，从而尽可能地减小多址干扰对接收机性能的影响，提高系统的容量。

Verdu于1986年提出最佳多用户检测器，但是这种检测器复杂度高，难以应用。次最佳的多用户检测方法大致分为两类：线性检测方法和干扰对消方法。线性检测方法对单用户检测器的软输出进行线性变换，产生一组能够提高性能的新输出。线性检测方法性能较好，但是计算很复杂。干扰对消方法将期望用户的信号视为有用信号，将其他用户的信号视为干扰信号；先从接收信号中消除其他用户的干扰，得到期望用户的信号，然后对期望用户的信号进行检测，从而提高系统的性能。

干扰对消方法可以分为：串行干扰对消(Serial Interference Cancellation)和并行干扰对消(Parallel Interference Cancellation)。串行干扰对消方法的性能优于单用户检测器，但是延时较大，需要进行功率排序，计算量较大，对初始信号估计敏感。并行干扰对消方法从接收信号中并行地为每个用户消除所有其他用户的信号干扰。该方法性能优于单用户检测器，具有延时小，计算复杂性小的优点，是目前最有可能实现的方法。

传统的并行干扰对消接收机的结构如附图1所示：图中第一级PIC结构101和最后一级PIC结构102的内部结构分别如附图2和附图3所示。第一级PIC结构101把接收信号的基带信号作为各用户的输入信号，进行处理，得到的各用户的输出信号是下一级PIC结构中各用户的输入信号；第二级PIC结构对各用户的输入信号进行处理，得到的各用户的输出信号是下一级PIC结构中各用户的输入信号；这样逐级处理，最后一级PIC结构102对各用户的输入信号进行处理，得到的各用户的输出信号是多级PIC结构的最终结果。

如图2所示，RAKE接收机103对一个输入信号进行多径解扩，并由解扩结果进行信道估计，然后进行多径合并，并将RAKE合并结果送给硬判决器104，将信道估计结果送给信号再生器105。硬判决器104对RAKE合并结果进行判决，并将判决结果送给信号再生器105。信号再生器105根据信道估计结果和判决结果得到该用户的再生信号，并将用户的再生信号送给多址干扰的估计与干扰对消装置106。多址干扰的估计与干扰对消装置106由输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，从接收信号的基带信号中消除每个用户的多址干扰得到的信号作为本级PIC结构中每个用户的输出信号，同时作为下一级PIC结构中每个用户的RAKE接收机的输入信号。

图3为最后一级PIC结构的示意图，用户的RAKE接收机107对输入信号进行解扩、信道估计和多径合并，得到用户的软输出。用户的软输出就是多级PIC结构的最终结果。在接收机中，用户的软输出被送给用户的译码器进行译码。

设r(t)表示接收信号的基带信号；d_il表示第i个用户第l径的信道衰落值，L为径数；τ_il表示第i个用户第l径的时延；S_i(t)表示用户i的发送信号，k表示用户总数；p_i表示用户i的功率；b_i(t)表示用户i的符号序列， $b_i\left(t\right)=\underset{m=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^{\left(m\right)}p(t-m{T}_b),$ a_i ^(m)表示第i个用户的第m个符号，p(t)表示周期为T_b的信号脉冲；C_i(t)表示用户i的扩频码；Z(t)表示信道噪声，接收信号的基带信号可以表示为： $r\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{il}}{S}_i(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{il}})+Z\left(t\right)$ $=\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{il}}\sqrt{P_i}{b}_i(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{il}})c_i(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{il}})+Z\left(t\right)----\left(1\right)$

在传统并行干扰对消方法的第k级PIC结构中，用户i的再生信号可以表示为： $g_i^{\left(k\right)}\left(t\right)=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{il}}\underset{n=-\∞\#}{\overset{\∞\#}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{a}}_i^{\left(n\right)\left(k\right)}p(t-{\mathrm{nT}}_b-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{il}})c_i(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{il}})----\left(2\right)$

A_il是信道估计结果， 为第i个用户第m个符号的判决结果。对第i个用户，设它受到的多址干扰的估计为_i ^(k)；r_i ^(k+1)(t)是第k级PIC结构中用户i的输出信号，同时也是第(k+1)级PIC结构中用户i的RAKE接收机的输入信号，则在传统并行干扰对消方法中，干扰对消过程可以由下式表示： $r_i^{(k+1)}\left(t\right)=r\left(t\right)-{{\hat{I}}_i}^{\left(k\right)}$ $=r\left(t\right)-\underset{j=1,j\≠i}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{g}_j^{\left(k\right)}\left(t\right)----\left(3\right)$

对传统的并行干扰对消方法有两种改进方法：

第一种方法是双层加权并行干扰对消方法。

双层加权并行干扰对消方法的多级结构如图4所示，主要包括第一级PIC结构201、中间级PIC结构202和最后级PIC结构203。

该方法的PIC结构如图5所示。图中RAKE接收机204对输入信号进行多径解扩，由解扩结果进行信道估计，然后进行多径合并，并将RAKE合并结果同时送给硬判决器205和可靠性系数生成器208，将信道估计结果同时送给可靠性系数生成器208和信号再生器206。硬判决器205对RAKE合并结果进行判决，并将判决结果送给信号再生器206。可靠性系数生成器208由两个输入信号。计算硬判决器判决结果的可靠性系数，并将可靠性系数送给信号再生器206。信号再生器206由三个输入信号得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给多址干扰的估计与干扰对消装置207。多址干扰的估计与干扰对消装置207由输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，从接收信号的基带信号中部分地消除某个用户的多址干扰得到的信号作为下一级PIC结构中该用户的RAKE接收机的输入信号。

该方法的最后一级PIC结构同传统PIC方法，如图3所示。

设第一级PIC结构中用户的Rake接收机的多径合并结果可以表示为： $Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\mathrm{\μ}}_i{a}_i^{\left(m\right)}+n_i----\left(4\right)$

Y_i ^(m)(k)表示第k级PIC结构中用户i的第m符号的多径合并结果，μ_i是与信道衰落相关的实数。n_i为高斯白噪声，服从正态分布N(0，σ_i ²)。

由(4)式，可以得到：当 $a_i^{\left(m\right)}=1$ 时，Y_i ^(m)(k)服从正态分布N(μ_i，σ_i ²)；当 $a_i^{\left(m\right)}=-1$ 时，Y_i ^(m)(k)服从正态分布N(-μ_i，σ_i ²)。

设判决结果 ${\hat{a}}_i^{\left(m\right)\left(k\right)}=\mathrm{sgn}\left\{Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right\}$ 的可靠性系数为f_i ^(m)(k)。双层加权并行干扰对消方法从贝叶斯准则出发按照下式计算 的可靠性系数： $f_i^{\left(m\right)\left(k\right)}=\tanh \left\{\frac{{\mathrm{\μ}}_i\left|Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right\}}{{\mathrm{\σ}}_i^2}\right\}----\left(5\right)$

在双层加权并行干扰对消方法中，信号再生公式如下： $g_i^{\left(k\right)}\left(t\right)=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{il}}\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{f}_i^{\left(n\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_i^{\left(n\right)\left(k\right)}p(t-{\mathrm{nT}}_b-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{il}})c_i(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{il}})----\left(6\right)$

该方法采用部分干扰对消，干扰对消过程如下： $r_i^{(k+1)}\left(t\right)=r\left(t\right)-p^{\left(k\right)}{{\hat{I}}_i}^{\left(k\right)}----\left(7\right)$ 其中，p^(k)为第k级PIC方法的权值；p⁽¹⁾＜p⁽²⁾…＜p^(S)。S为PIC的级数。

双层加权并行干扰对消方法在保证判决代价最小的同时，通过部分干扰对消弥补了统计意义上对用户信号估计的偏差，但其没有提高RAKE合并结果的信噪比，从而影响了此方法对系统容量的提高。

第二种方法是前后级合并的并行干扰对消方法。

前后级合并的并行干扰对消方法的多级结构如图6所示，主要包括第一级PIC结构301、中间级PIC结构302和最后级PIC结构303。

该方法的第一级PIC结构如图7所示，RAKE接收机304对输入信号进行多径解扩，由解扩结果进行信道估计，然后进行多径合并，并将RAKE合并结果送给硬判决器305，将信道估计结果送给信号再生器306。硬判决器305对RAKE合并结果进行判决，并将判决结果送给信号再生器306。信号再生器306由两个输入信号得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给多址干扰的估计与干扰对消装置307。多址干扰的估计与干扰对消装置307由输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，从接收信号的基带信号中消除某个用户的多址干扰得到的信号作为下一级PIC结构中该用户的RAKE接收机的输入信号。本级用户的RAKE合并结果和合并结果的噪声功率送给下一级同一用户的前后级合并器。

中间各级PIC结构如图8所示，图中RAKE接收机308对输入信号进行多径解扩，由解扩结果进行信道估计，然后进行多径合并，并将RAKE合并结果送给前后级合并器309，将信道估计结果送给信号再生器311。来自前一级的合并结果和噪声功率也进入前后级合并器309。本级RAKE合并结果的噪声功率也送入前后级合并器。前后级合并器309首先由本级合并结果的噪声功率和前一级的噪声功率计算得到合并系数，按照合并系数将前一级合并结果和本级RAKE合并结果按比例合并，并将结果送给硬判决器310。同时将合并结果和合并结果的噪声功率送到下一级PIC结构中同一用户的前后级合并器。硬判决器310对RAKE合并结果进行判决，并将判决结果送给信号再生器311。信号再生器311由两个输入信号得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给多址干扰的估计与干扰对消装置312。多址干扰的估计与干扰对消装置312由输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，从接收信号的基带信号中消除某个用户的多址干扰得到的信号作为下一级PIC结构中该用户的RAKE接收机的输入信号。

最后一级PIC结构如图9所示，RAKE接收机313对输入信号进行多径解扩、信道估计和多径合并，并将多径合并结果送给前后级合并器314。前一级的合并结果和噪声功率以及本级RAKE合并的噪声功率也进入前后级合并器314。前后级合并器314首先由本级噪声功率和前一级合并结果的噪声功率计算得到合并系数，并按照合并系数将本级RAKE合并结果和前一级的合并结果合并起来，该结果就是多级PIC结构的最终结果。在接收机中，该结果被送给用户的译码器进行译码。

将第一级PIC结构中RAKE合并结果记为 $Y_{\mathrm{ic}}^{\left(m\right)\left(1\right)}=Y_i^{\left(m\right)\left(1\right)}.$ 在该方法的后续各级PIC结构中，将前一级PIC结构中的Y_ic ^(m)(k-1)和本级PIC结构中RAKE合并结果Y_i ^(m)(k)按照下式合并： $Y_{\mathrm{ic}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=Q_i^{\left(k\right)}{Y}_i^{\left(m\right)\left(k\right)}+(1-Q_i^{\left(k\right)})Y_{\mathrm{ic}}^{\left(m\right)(k-1)}----\left(8\right)$

其中，Q_i ^(k)为合并系数， $0\≤Q_i^{\left(k\right)}\≤1.$

前后级合并的思想是：通过将本级RAKE合并结果和前一级合并结果按比例合并(见公式(8))，提高合并结果的信噪比，从而提高性能。

按照使Y_ic ^(m)(k)的信噪比最大的准则可以求得最佳合并系数Q_i ^(k)。最佳合并系数Q_i ^(k)的计算很复杂，需要利用前一级Y_ic ^(m)(k-1)的噪声功率和信号幅度、本级Y_i ^(m)(k)的噪声功率和信号幅度，以及Y_ic ^(m)(k-1)的噪声和Y_i ^(m)(k)的噪声之间的相关系数。

为使前后级合并方法易于实现，假设Y_ic ^(m)(k-1)的噪声和Y_i ^(m)(k)的噪声不相关，并在该假设下得到次最佳的合并系数。次最佳的合并系数由Y_ic ^(m)(k-1)的噪声功率和Y_i ^(m)(k)的噪声功率计算得到。

采用次最佳的合并系数的前后级合并并行干扰对消方法提高了传统并行干扰对消方法的性能，但是，该方法关于前后级噪声不相关的假设限制了性能的进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的并行干扰对消方法及其装置，使用本方法及其装置可以提高各级各径解扩结果的信噪比，避免噪声功率的级间传递及不同级之间噪声相关的问题，同时也可以提高RAKE合并结果的信噪比，使判决代价最小，又减小了统计意义上对信号估计的偏差。

与以前的并行干扰对消方法相比，本发明中的并行干扰对消方法在中间级和最后一级PIC结构中，分别把前一级PIC结构中任一用户的多径解扩数据和本级同一用户的多径解扩数据进行前后级的合并，从而得到本级同一用户的合并后的多径解扩数据。

本发明中的并行干扰对消方法具体步骤如下：

步骤a：在第一级PIC结构中，接收信号的基带信号并行进入各用户的RAKE接收机，各用户的RAKE接收机首先对输入信号进行多径解扩，并把解扩数据传送给下一级PIC结构中同一用户的前后级合并器，然后RAKE接收机根据解扩数据进行信道估计，并把信道估计结果传送给本级同一用户的信号再生器和本级同一用户的可靠性系数生成器，同时对解扩数据进行多径合并，并把多径合并结果传送给本级同一用户的可靠性系数生成器和本级同一用户的硬判决器；其中用户信号的第m个符号的多径合并结果可用公式表示为： $Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\mathrm{\μ}}_i{a}_i^{\left(m\right)}+n_i$

Y_i ^(m)(k)表示第k级PIC结构中用户i的第m个符号的多径合并结果，μ_i是与信道衰落相关的实数，此时k＝1，n_i为高斯白噪声，服从正态分布N(0，σ_i ²)。

步骤b：本级硬判决器根据多径合并结果进行判决，并把判决结果送给本级同一用户的信号再生器；本级同一用户的可靠性系数生成器根据信道估计结果和多径合并结果生成用户的每个符号判决结果的可靠性系数，设第m个符号的判决结果为 则

的可靠性系数可按照公式表示为： $f_i^{\left(m\right)\left(k\right)}=\tanh \left\{\frac{{\mathrm{\μ}}_i\left|Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|}{{\mathrm{\σ}}_i^2}\right\}----\left(5\right)$

Y_i ^(m)(k)表示第k级PIC结构中用户i的第m个符号的多径合并结果，μ_i是与信道衰落相关的实数，此时k＝1；

步骤c：本级用户的信号再生器根据用户的判决结果、判决的可靠性系数和信道估计结果得到用户信号的再生信号；

步骤d：本级多址干扰的估计与干扰对消装置累加其他用户的再生信号得到期望用户受到的多址干扰，再从接收信号的基带信号中部分地消除期望用户受到的多址干扰，从而得到本级PIC结构中该用户信号的输出信号，同时该信号为下一级PIC结构中同一用户的解扩机的输入信号，设多址干扰的估计为^(k)，则干扰对消公式如下： $r_i^{(k+1)}\left(t\right)=r\left(t\right)-p^{\left(k\right)}{{\hat{I}}_i}^{\left(k\right)}$

其中Y_i ^(k+1)(t)是第k级PIC结构中用户i的输出信号，同时也是第(k+1)级PIC结构中用户的RAKE接收机的输入信号，^(k)为第k级PIC方法的权值，p⁽¹⁾＜p⁽²⁾…＜p^(S)，S为PIC的级数；

步骤e：在中间每一级PIC结构中，解扩器对输入信号进行多径解扩，并把多径解扩结果传送给本级同一用户的前后级合并器；前后级合并器将多径解扩结果和前一级同一用户的解扩数据合并，并将合并结果一方面送给本级同一用户的信道估计与多径合并器，一方面送给下一级PIC结构中同一用户的前后级合并器；本级同一用户的信道估计与多径合并装置根据输入信号进行信道估计，然后进行多径合并，并把信道估计结果传送给本级同一用户的信号再生器，把多径合并结果传送给本级同一用户的可靠性系数生成器和本级同一用户的硬判决器，重复步骤b、c、d，完成本级PIC结构的后续处理过程；

对于多径解扩结果，设第一级PIC结构中第i个用户第l径第m个符号的解扩结果为Y_il ^(m)(1)，令 $Y_{\mathrm{ilc}}^{\left(m\right)\left(1\right)}=Y_{\mathrm{il}}^{\left(m\right)\left(1\right)},$ 在后续每一级PIC结构中，将前一级PIC结构的解扩数据Y_ilc ^(m)(k-1)和本级PIC结构中多径解扩结果Y_il ^(m)(k)按照下式合并： $Y_{\mathrm{ilc}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=Q_i^{\left(k\right)}{Y}_{\mathrm{il}}^{\left(m\right)\left(k\right)}+(1-Q_i^{\left(k\right)})Y_{\mathrm{ilc}}^{\left(m\right)(k-1)}$ 其中，Q_i ^(k)为合并系数， $0\≤Q_i^{\left(k\right)}\≤1.Q_i^{\left(1\right)}\≤Q_i^{\left(2\right)}\≤\·\·\·\≤Q_i^{\left(S\right)};$

步骤f：在最后一级PIC结构，用户的解扩器对输入信号进行多径解扩，并把解扩结果传送给本级同一用户的前后级合并器；本级同一用户的前后级合并器将多径解扩结果和前一级同一用户的解扩数据合并，并将合并结果送给本级同一用户的信道估计与多径合并器；本级同一用户的信道估计与多径合并器根据输入信号进行信道估计，然后进行多径合并，多径合并得到的用户的软输出即为多级PIC结构中用户信号的最终输出结果。

通过本方法，将本级多径解扩数据和前一级解扩数据按比例进行合并，提高各解扩结果的信噪比，然后再对合并结果进行信道估计与多径合并，这样既避免了噪声功率的级间传递，也避开了不同级之间噪声相关的问题；同时利用本方法提高了解扩结果的信噪比，还可以使判决代价最小及减小统计意义上对信号估计的偏差，使系统性能获得极大的提高。

本发明所提供的使用上述并行干扰对消方法的装置由多级PIC结构组成，其中在中间级和最后级PIC结构中都有前后级合并器，用于把前一级同一用户的多径解扩数据与本级同一用户的多径解扩数据进行前后级解扩数据的合并。具体每一级PIC结构的详细组成如下：

第一级PIC结构由RAKE接收机、硬判决器、可靠性系数生成器、信号再生器、多址干扰的估计与干扰对消装置组成。

RAKE接收机对接收信号的基带信号进行多径解扩，将多径解扩结果送给下一级PIC结构中同一用户的前后级合并器，并由解扩结果进行信道估计，将信道估计结果送给本级同一用户的可靠性系数生成器和本级同一用户的信号再生器，然后进行多径合并，并将RAKE合并结果同时送给本级同一用户的硬判决器和本级同一用户的可靠性系数生成器；本级硬判决器对RAKE合并结果进行判决，并将判决结果送给本级同一用户的信号再生器；本级可靠性系数生成器根据两个输入信号计算出判决结果的可靠性系数，并将可靠性系数送给本级同一用户的信号再生器；本级信号再生器由三个输入信号得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给本级多址干扰的估计与干扰对消装置；本级多址干扰的估计与干扰对消装置由输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，并从接收信号的基带信号中部分地消除每个用户的多址干扰从而得到每个用户的输出信号，同时用户的输出信号作为下一级PIC结构中同一用户解扩器的输入信号。

中间级PIC结构由解扩器、前后级合并器、信道估计与多径合并器、硬判决器、可靠性系数生成器、信号再生器、多址干扰的估计与干扰对消装置组成。

中间级PIC结构中，用户的解扩器对前一级多址干扰的估计与干扰对消装置输出的用户信号进行多径解扩，并将解扩结果送给本级同一用户的前后级合并器；同时前一级PIC结构中同一用户的解扩数据也进入本级同一用户的前后级合并器，本级前后级合并器将两个输入信号合并，并将合并结果一方面送给本级同一用户的信道估计与多径合并器，一方面送给下一级PIC结构同一用户的前后级合并器；本级信道估计与多径合并器根据输入信号进行信道估计，将信道估计结果同时送给本级同一用户的可靠性系数生成器和本级同一用户的信号再生器，然后进行多径合并，并将合并结果同时送给本级同一用户的硬判决器和本级同一用户的可靠性系数生成器；本级硬判决器对合并结果进行判决，并将判决结果送给本级同一用户的信号再生器；本级可靠性系数生成器由两个输入信号计算硬判决器判决结果的可靠性系数，并将可靠性系数送给本级同一用户的信号再生器；本级信号再生器根据三个输入信号得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给本级多址干扰的估计与干扰对消装置；本级多址干扰的估计与干扰对消装置根据输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，从接收信号的基带信号中部分地消除每个用户的多址干扰从而得到每一个用户的输出信号，同时用户的输出信号作为下一级PIC结构中同一用户解扩器的输入信号。

最后一级PIC结构由解扩器、前后级合并器、信道估计与多径合并器组成。

最后一级PIC结构的解扩器对输入信号进行多径解扩，并将解扩结果送给本级同一用户的前后级合并器；前一级同一用户的解扩数据也送入本级同一用户的前后级合并器；本级前后级合并器将两个输入信号进行合并，并将合并结果送给本级同一用户的信道估计与多径合并器；本级同一用户的信道估计与多径合并器对输入结果进行信道估计和多径合并，多径合并结果就是多级PIC结构的最终输出结果。

在接收机中，多径合并结果被送给用户的译码器进行译码。

附图说明

图1是已有技术并行干扰对消接收机的多级结构示意图；

图2是图1中一个PIC结构示意图(以一个用户处理单元为例)；

图3是图1中最后一级PIC结构示意图(以一个用户处理单元为例)；

图4是已有技术双层加权并行干扰对消方法多级PIC结构示意图；

图5是已有技术双层加权并行干扰对消方法各级PIC结构示意图(以一个用户处理单元为例)；

图6是已有技术前后级合并并行干扰对消方法多级PIC结构示意图；

图7是已有技术前后级合并并行干扰对消方法第一级PIC结构示意图(以一个用户处理单元为例)；

图8是已有技术前后级合并并行干扰对消方法中间各级PIC结构示意图(以一个用户处理单元为例)；

图9是已有技术前后级合并并行干扰对消方法最后一级PIC结构示意图(以一个用户处理单元为例)；

图10是本发明一种新并行干扰对消接收机多级结构示意图；

图11是图10中第一级PIC结构示意图(以一个用户处理单元为例)；

图12是图10中中间各级PIC结构示意图(以一个用户处理单元为例)；

图13是图10中最后一级PIC结构示意图(以一个用户处理单元为例)。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

本发明的PIC多级结构的装置如附图10所示，图中装置401是第一级PIC结构，装置402是中间级PIC结构，装置403是最后一级PIC结构。

本发明的第1级PIC结构如附图11所示，图中装置404是RAKE接收机，它对接收信号的基带信号进行多径解扩，将多径解扩结果送给下一级PIC结构中同一用户的前后级合并器410，并由解扩结果进行信道估计，将信道估计结果同时送给可靠性系数生成器408和信号再生器406，然后进行多径合并，并将RAKE合并结果同时送给硬判决器405和可靠性系数生成器408；硬判决器405对RAKE合并结果进行判决，并将判决结果送给信号再生器406；可靠性系数生成器408由两个输入信号计算硬判决器判决结果的可靠性系数，并将可靠性系数送给信号再生器406；信号再生器406由三个输入信号得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给多址干扰的估计与干扰对消装置407；多址干扰的估计与干扰对消装置407由输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，从接收信号的基带信号中部分地消除每个用户的多址干扰从而得到每个用户的输出信号，同时用户的输出信号作为下一级PIC结构中同一用户的解扩器的输入信号。

本发明的中间各级PIC结构如附图12所示，图中装置409是解扩器，它对输入信号进行多径解扩，并将解扩结果送给前后级合并器410，前一级相同用户的解扩数据也传送给前后级合并器410；前后级合并器410将两个输入信号合并，并将合并结果一方面送给信道估计与多径合并器411，一方面送给下一级同一用户的前后级合并器；信道估计与多径合并器411由输入信号进行信道估计，将信道估计结果同时送给可靠性系数生成器415和信号再生器413，然后进行多径合并，并将合并结果同时送给硬判决器412和可靠性系数生成器415；装置412是硬判决器，它对RAKE合并结果进行判决，并将判决结果送给信号再生器413；可靠性系数生成器415由两个输入信号计算硬判决器判决结果的可靠性系数，并将可靠性系数送给信号再生器413；装置413是信号再生器，它由三个输入信号得到用户的再生信号，并将用户的再生信号送给多址干扰的估计与干扰对消装置414；装置414是多址干扰的估计与干扰对消装置，它由输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，从接收信号的基带信号中部分地消除某个用户的多址干扰从而得到用户的输出信号，同时用户的输出信号为下一级PIC结构中同一用户的解扩器的输入信号。

本发明的最后一级PIC结构如附图12所示，装置416是解扩器，它对输入信号进行多径解扩，并将解扩结果送给前后级合并器417；前一级同一用户的解扩数据也送入前后级合并器417，前后级合并器417将两个输入信号进行合并，并将合并结果送给信道估计与多径合并器418；并将合并结果送给信道估计与多径合并器418对输入结果进行信道估计和多径合并，多径合并结果就是多级PIC结构的最终结果。在接收机中，多径合并结果被送给用户的译码器进行译码。

下面以用户i信号为例对本发明方法进行详细的说明：

步骤a：用户i信号传送给第一级PIC结构中的RAKE接收机404，RAKE接收机404首先对用户i信号进行多径解扩，并把解扩数据传送给下一级PIC结构用户i的前后级合并器，然后RAKE接收机404根据解扩数据进行信道估计，并把信道估计结果传送给本级信号再生器406和本级可靠性系数生成器408，同时对解扩数据进行多径合并，并把多径合并结果传送给本级可靠性系数生成器408和本级硬判决器405；其中用户i信号的第m个符号的多径合并结果可用公式表示为： $Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\mathrm{\μ}}_i{a}_i^{\left(m\right)}+n_i$

Y_i ^(m)(k)表示第k级PIC结构中用户i的第m个符号的多径合并结果，μ_i是与信道衰落相关的实数，n_i为高斯白噪声，服从正态分布N(0，σ_i ²)，此时k＝1。

步骤b：本级硬判决器405根据多径合并结果进行判决，并把判决结果送给本级信号再生器406；本级可靠性系数生成器408根据信道估计结果和多径合并结果生成用户i的每个符号判决结果的可靠性系数，设第m个符号的判决结果为

则 的可靠性系数按照公式可表示为： $f_i^{\left(m\right)\left(k\right)}=\tanh \left\{\frac{{\mathrm{\μ}}_i\left|Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}\right|}{{\mathrm{\σ}}_i^2}\right\}$ Y_i ^(m)(k)表示第k级PIC结构中用户i的第m个符号的多径合并结果，μ_i是与信道衰落相关的实数，此时k＝1。

步骤c：本级信号再生器406根据用户i的判决结果、判决的可靠性系数和信道估计结果得到用户i信号的再生信号；

步骤d：本级多址干扰的估计与干扰对消装置407累加其他用户的再生信号就得到期望用户受到的多址干扰，再从接收信号的基带信号中部分地消除用户信号受到的多址干扰，得到该级PIC结构中该用户信号的输出信号，同时做为下一级PIC结构中用户i信号的解扩机的输入信号，设多址干扰的估计为_i ^(k)，则干扰对消公式如下： $r_i^{(k+1)}\left(t\right)=r\left(t\right)-p^{\left(k\right)}{{\hat{I}}_i}^{\left(k\right)}$

其中r_i ^(k+1)(t)是第k级PIC结构中用户的输出信号，同时也是第(k+1)级PIC结构中用户的RAKE接收机的输入信号，p^(k)为第k级PIC方法的权值；p⁽¹⁾＜p⁽²⁾…＜p^(S)，S为PIC的级数。

步骤e：在中间至少一级PIC结构中，首先对前一级PIC结构中经过部分消除用户收到的多址干扰后的各个用户的输出信号进行多径解扩，本级解扩器409对输入信号进行多径解扩，并把多径解扩结果传送给本级前后级合并器410；本级前后级合并器410将多径解扩结果和前一级用户i的解扩数据合并，并将合并结果一方面送给本级信道估计与多径合并器411，一方面送给下一级PIC结构中用户i的前后级合并器410；本级信道估计与多径合并装置411根据输入信号进行信道估计，然后进行多径合并，并把信道估计结果传送给本级信号再生器413和本级可靠性系数生成器415，把多径合并结果传送给本级可靠性系数生成器415和本级硬判决器412；本级信号再生器413根据判决结果、判决的可靠性系数和信道估计结果得到用户i信号的再生信号，并把再生信号送给本级多址干扰的估计与干扰对消装置414；本级多址干扰的估计与干扰对消装置414累加其他用户的再生信号得到期望用户受到的多址干扰，再从接收信号的基带信号中部分地消除用户i信号受到的多址干扰，从而得到本级PIC结构中用户i信号的输出信号，同时用户i信号的输出信号作为下一级PIC结构中用户i的解扩机的输入信号；

对于多径解扩结果，设第一级PIC结构中第i个用户第l径第m个比特的解扩结果为Y_il ^(m)(1)，令 $Y_{\mathrm{ilc}}^{\left(m\right)\left(1\right)}=Y_{\mathrm{il}}^{\left(m\right)\left(1\right)},$ 在后续每一级PIC结构中，将前一级PIC结构的解扩数据Y_ilc ^(m)(k-1)和本级PIC结构中多径解扩结果Y_il ^(m)(k)按照下式合并 $Y_{\mathrm{ilc}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=Q_i^{\left(k\right)}{Y}_{\mathrm{il}}^{\left(m\right)\left(k\right)}+(1-Q_i^{\left(k\right)})Y_{\mathrm{ilc}}^{\left(m\right)(k-1)}$

其中，Q_i ^(k)为合并系数， $0\≤Q_i^{\left(k\right)}\≤1.Q_i^{\left(1\right)}\≤Q_i^{\left(2\right)}\≤\·\·\·\≤Q_i^{\left(S\right)},$ 可以通过实验确定不同信噪比下的最佳系数，也可以统一取： $Q_i^{\left(k\right)}=\frac{1}{2}.$

步骤f：在最后一级PIC结构，用户i的解扩器416对输入信号进行多径解扩，并把解扩结果传送给本级前后级合并器417；本级前后级合并器417将多径解扩结果和前一级用户i的解扩数据合并，并将合并结果送给本级信道估计与多径合并器418；本级信道估计与多径合并器418根据输入信号进行信道估计，然后进行多径合并，多径合并得到的用户的软输出即为多级PIC结构中用户i信号的最终输出结果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种并行干扰对消(Parallel Interference Cancellation，PIC)方法，各个用户信号经过多级PIC结构的处理得到部分消除多址干扰的信号，其特征在于，在中间级和最后一级PIC结构中，分别把前一级PIC结构中任一用户的多径解扩数据和本级同一用户的多径解扩数据进行前后级的合并，从而得到本级同一用户的合并后的多径解扩数据。

2、如权利要求1所述的一种并行干扰对消方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

a，在第一级PIC结构中，首先对输入的各用户信号进行多径解扩，把多径解扩数据送给下一级同一用户的前后级合并器，然后对解扩数据分别进行信道估计和多径合并，并分别对每个用户信号的多径合并结果进行判决，同时根据各用户信号的信道估计结果和各用户信号的多径合并结果分别得到各用户的每个符号判决结果的可靠性系数，然后根据各用户的判决结果、判决的可靠性系数和信道估计结果分别得到各用户信号的再生信号，累加其他用户的再生信号得到期望用户受到的多址干扰，再从接收信号的基带信号中部分地消除用户信号受到的多址干扰，从而得到本级PIC结构中各用户信号的输出信号；

b，在中间至少一级PIC结构中，首先对前一级PIC结构中经过部分消除用户收到的多址干扰后的各个用户的输出信号分别进行多径解扩，接着把本级各个用户信号的多径解扩数据和前一级同一用户的多径解扩数据分别进行多径解扩数据的前后级合并，并根据合并结果分别进行信道估计，接着分别进行多径合并，对每个用户信号的多径合并结果分别进行判决，同时根据各用户信号的信道估计结果和各用户信号的多径合并结果分别得到各用户的每个符号判决结果的可靠性系数；再根据各用户的判决结果、判决的可靠性系数和信道估计结果分别得到各用户信号的再生信号，最后累加其他用户的再生信号得到期望用户受到的多址干扰，再从接收信号的基带信号中部分地消除用户信号受到的多址干扰，从而得到本级PIC结构中各用户信号的输出信号；

c，在最后一级PIC结构，首先对前一级PIC结构中经过部分消除用户收到的多址干扰后的各个用户的输出信号分别进行多径解扩，并把本级多径解扩数据和前一级同一用户的多径解扩数据分别进行多径解扩数据的合并，然后分别进行信道估计和多径合并，多径合并得到的每一个用户的软输出即为多级PIC结构中各个用户信号的最终输出结果。

3、如权利要求2所述的一种并行干扰对消方法，其特征在于所述任一用户信号的任一个符号的多径合并结果为： $Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}={\mathrm{\μ}}_i{a}_i^{\left(m\right)}+n_i$

Y_i ^(m)(k)表示第k级PIC结构中用户i的第m个符号的多径合并结果，μ_i是与信道衰落相关的实数，n_i为高斯白噪声，服从正态分布N(0，σ_i ²)。

4、如权利要求2所述的一种并行干扰对消方法，其特征在于，设第i个用户信号的第m个符号的判决结果为

则

的所述可靠性系数为： $f_i^{\left(m\right)\left(k\right)}=\tanh \left\{\frac{{\mathrm{\μ}}_i|Y_i^{\left(m\right)\left(k\right)}}{{\mathrm{\σ}}_i^2}\right\}$

其中Y_i ^(m)(k)表示第k级PIC结构中用户i第m个符号的多径合并结果，μ_i是与信道衰落相关的实数。

5、如权利要求2所述的一种并行干扰对消方法，其特征在于所述用户的再生信号为： $g_i^{\left(k\right)}\left(t\right)=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{il}}\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{f}_i^{\left(n\right)\left(k\right)}{\hat{a}}_i^{\left(n\right)\left(k\right)}p(t-{\mathrm{nT}}_b-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{il}})c_i(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{il}})$

其中，A_il是信道估计结果， 为在第k级PIC结构中第i个用户第m个符号的判决结果，p(t)表示周期为T_b的信号脉冲，C_i(t)表示用户i的扩频码，τ_il表示第i个用户第l径的时延；

6、如权利要求2所述的一种并行干扰对消方法，其特征在于所述中间级PIC结构中第i个用户的输出信号为： $r_i^{(k+1)}\left(t\right)=r\left(t\right)-p^{\left(k\right)}{{\hat{I}}_i}^{\left(k\right)}$

其中_i ^(k)为多址干扰的估计，r_i ^(k+1)(t)是第k级PIC结构中用户i的输出信号，同时也是第(k+1)级PIC结构中用户i的RAKE接收机的输入信号,p^(k)为第k级PIC方法的权值，p⁽¹⁾＜p⁽²⁾…＜p^(S)，S为PIC结构的级数。

7、如权利要求2所述的一种并行干扰对消方法，其特征在于，对于多径解扩数据，设第一级PIC结构中第i个用户第l径第m个符号的多径解扩数据为Y_il ^(m)(l)，令 $Y_{\mathrm{ilc}}^{\left(m\right)\left(1\right)}=Y_{\mathrm{il}}^{\left(m\right)\left(1\right)},$ 在后续每一级PIC结构中，将前一级PIC结构的解扩数据Y_ilc ^(m)(k-1)和本级PIC结构中多径解扩数据Y_il ^(m)(k)则可以按照下式合并： $Y_{\mathrm{ilc}}^{\left(m\right)\left(k\right)}=Q_i^{\left(k\right)}{Y}_{\mathrm{il}}^{\left(m\right)\left(k\right)}+(1-Q_i^{\left(k\right)})Y_{\mathrm{ilc}}^{\left(m\right)(k-1)}$

其中，Q_i ^(k)为合并系数， $0\≤Q_i^{\left(k\right)}\≤1,Q_i^{\left(1\right)}\≤Q_i^{\left(2\right)}\≤\·\·\·\≤Q_i^{\left(S\right)},$ Q_i ^(k)可以取不同信噪比下的最佳系数，也可以统一取 $Q_i^{\left(k\right)}=\frac{1}{2}.$

8、一种适用权利要求1所述的并行干扰对消方法的装置，包括多级PIC结构，其特征在于第一级PIC结构包括RAKE接收机、硬判决器、可靠性系数生成器、信号再生器和多址干扰的估计与干扰对消装置，RAKE接收机对接收信号的基带信号进行多径解扩，并将多径解扩数据送给下一级PIC结构中同一用户的前后级合并器；

中间级PIC结构包括解扩器、前后级合并器、信道估计多径合并器、可靠性系数生成器、信号再生器和多址干扰的估计与干扰对消装置，解扩器对前一级PIC结构输出的用户信号进行多径解扩，前后级合并器把本级多径解扩数据和前一级同一用户的多径解扩数据进行前后级合并，并将合并结果一方面送给本级同一用户的信道估计与多径合并器，一方面送给下一级PIC结构同一用户的前后级合并器，信道估计与多径合并器根据前后级合并器的合并结果进行信道估计和多径合并；

最后一级PIC结构包括解扩器、前后级合并器、信道估计与多径合并器：解扩器对输入信号进行多径解扩，本级前后级合并器将前一级同一用户的解扩数据和本级同一用户的解扩数据进行合并，信道估计与多径合并器对合并结果进行信道估计和多径合并。

9、如权利要求8所述的一种适用并行干扰对消方法的装置，其特征在于所述第一级PIC结构中RAKE接收机还对解扩数据进行信道估计和多径合并；本级硬判决器对RAKE合并结果进行判决；可靠性系数生成器根据RAKE接收机的信道估计结果和合并结果计算本级硬判决器判决结果的可靠性系数；本级信号再生器根据判决结果、可靠性系数和信道估计结果得到用户的再生信号；本级多址干扰的估计与干扰对消装置由输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，从接收信号的基带信号中部分地消除每个用户的多址干扰从而得到每个用户的输出信号。

10、如权利要求8所述的一种适用并行干扰对消方法的装置，其特征在于所述中间级PIC结构中，本级硬判决器对信道估计与多径合并器的合并结果进行判决；可靠性系数生成器根据信道估计结果和多经合并结果得到各用户的每个符号判决结果的可靠性系数；本级信号再生器根据判决结果、可靠性系数、信道估计结果得到用户的再生信号；本级多址干扰的估计与干扰对消装置根据输入的各用户的再生信号分别计算出各用户的多址干扰，从接收信号的基带信号中部分地消除每个用户的多址干扰从而得到每一个用户的输出信号。

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